聚碳硅烷基復(fù)合材料固化與熱解研究.pdf

1、碳化硅(SiC)陶瓷是一種具有高溫承載能力強(qiáng)、硬度高、抗氧化、耐磨損、熱導(dǎo)率大、熱膨脹系數(shù)小、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能的材料，廣泛應(yīng)用于原子能、航空航天、汽車、半導(dǎo)體、電子等領(lǐng)域。本課題選取聚碳硅烷(PCS)作為先驅(qū)體制備SiC，二乙烯基苯(DVB)為溶劑和交聯(lián)劑，采用熱固化和γ射線輻射固化的方式對聚碳硅烷基樹脂進(jìn)行不熔化處理。
　　論文首先對聚碳硅烷基樹脂的熱固化以及γ射線輻照固化機(jī)理進(jìn)行了研究，探討了反應(yīng)條件對熱固化和輻照固化的影

2、響。結(jié)果表明：熱固化產(chǎn)物裂紋較嚴(yán)重，體系內(nèi)發(fā)生硅氫化交聯(lián)反應(yīng)和乙烯基自交聯(lián)反應(yīng)。對于聚碳硅烷基樹脂，最佳的工藝是DVB/PCS配比為0.7，熱交聯(lián)反應(yīng)溫度和時(shí)間分別為160℃和8h。γ射線輻照聚碳硅烷基樹脂，能夠引發(fā)體系激發(fā)和電離出H·以及 CH2=CH·等自由基，自由基之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。輻照固化產(chǎn)物基本無裂紋，體系經(jīng)γ射線60kGy輻照后的固化產(chǎn)物存在兩相結(jié)構(gòu)，而經(jīng)γ射線100kGy輻照的固化產(chǎn)物僅有一相，同時(shí)Tg上升。且聚碳硅烷基樹

3、脂經(jīng)γ射線40kGy輻照后熱固化溫度大幅降低。
　　在聚碳硅烷基樹脂中分別添加 SiC、石墨烯和氧化石墨烯填料，探討填料對聚碳硅烷基樹脂熱固化和輻照固化的影響。研究結(jié)果表明添加30vol.％SiC的樹脂熱固化產(chǎn)物基本無裂紋，樹脂中添加 SiC后熱固化溫度有所下降且固化反應(yīng)活化能、反應(yīng)級數(shù)降低。分別添加0.5wt.%石墨烯和0.5wt.%氧化石墨烯的樹脂熱固化產(chǎn)物基本無裂紋但有孔隙。分別添加30vol.%SiC、0.5wt.%石墨烯

4、、0.5wt.%氧化石墨烯的聚碳硅烷基復(fù)合體系經(jīng)γ射線60kGy輻照后都只存在單相結(jié)構(gòu)，同時(shí)Tg上升，但都低于γ射線100kGy輻照后的純樹脂固化產(chǎn)物。SiC、石墨烯和氧化石墨烯經(jīng)γ射線60kGy輻照后的表面形貌發(fā)生了變化，甚至氧化石墨烯的官能團(tuán)也發(fā)生了變化。
　　聚碳硅烷基樹脂熱固化以及輻照固化產(chǎn)物熱解主要有三個(gè)階段，固化產(chǎn)物在室溫到400℃之間的重量損失較小，400℃到600℃之間的質(zhì)量損失最大，活化能大約為120kJ/mol